Иногда вы задаете простой вопрос только для того, чтобы найти сложный ответ. Если вы когда-нибудь задумывались, сможете ли вы заменить все плотины гидроэлектростанций в Соединенных Штатах солнечными батареями, простой ответ — да, конечно, при наличии достаточного количества времени и денег. Более сложный ответ заключается в том, что потребуются миллионы коммерческих солнечных панелей, чтобы заменить только плотину Гранд-Кули, которая является крупнейшей гидроэлектростанцией в стране. Как вы пришли к такому выводу? Конечно же, математика, и мы обещаем, что это не Common Core!
Проще говоря, плотины гидроэлектростанций работают за счет использования воды для вращения турбин, которые подключены к генераторам. Генераторы производят электрический ток. Ежегодно плотина Гранд-Кули вырабатывает 21 миллиард киловатт-часов (кВтч) электроэнергии. Средняя коммерческая солнечная панель имеет мощность 500 Вт или 0,5 киловатта. В отличие от плотины, которая работает круглосуточно и без выходных, солнечные панели вырабатывают электроэнергию только тогда, когда светит солнце. Одна коммерческая панель производит в среднем от 500 до 900 кВтч в год. Чтобы вырабатывать такое же количество электроэнергии, как эта плотина, вам понадобится как минимум 23 миллиона панелей!
Теперь, когда мы разобрались с математикой, давайте обратимся к гипотезам. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Sustainability, исследователи изложили теоретические результаты для ответа на большой вопрос: могут ли солнечные панели производить такое же количество энергии, как все плотины в США? Это довольно неожиданное открытие, но это будет непросто.
Солнечные фермы вместо гидроэлектростанций?
В США имеется более 1400 гидроэлектростанций, а плотины гидроэлектростанций производят 6% электроэнергии страны. В 2023 году солнечная энергия произвела лишь около 4% электроэнергии. Команда биологов и инженеров-строителей из Городского университета Нью-Йорка исследовала идею замены каждой плотины гидроэлектростанции солнечной фермой, и результаты, хотя и теоретические, оказались удивительными. Для выработки примерно такого же количества электроэнергии солнечные панели будут использовать лишь около 13% площади, занимаемой в настоящее время существующими водохранилищами плотин, или 529 885 гектаров. Это около 1 309 374 акров, или площадь примерно такого же размера, как штат Делавэр.
Исследование носит концептуальный характер, но исследователи подчеркивают его из-за возраста существующей гидроэнергетической инфраструктуры и воздействия этих плотин на окружающую среду. Исследования показали, что они отрицательно влияют на популяцию рыб, задерживают наносы в реках и меняют температуру воды. Плотины гидроэлектростанций также могут препятствовать усилиям по восстановлению естественных пойм, которые помогают управлять ливневыми водами и уменьшать последствия сильных наводнений в наших сообществах.
Это интеллектуальное упражнение интригует, но многоцелевой характер многих плотин в США делает это просто невозможным. Плотины приносят местным сообществам и другие преимущества, включая пресную питьевую воду и борьбу с наводнениями. Прежде чем инвестировать в замену одного возобновляемого источника энергии другим, возможно, нам следует рассмотреть возможность замены невозобновляемых источников энергии, таких как угольные электростанции, на солнечную энергию.
